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质子交换膜燃料电池(PEMFC)是一种极具潜力的清洁、高效能源转换装置。然而,高成本的电池阴阳极催化剂制约PEMFC的产业化。贵金属铂是目前PEMFC最常用的催化剂,但铂价格昂贵、活性和稳定性不够理想、易被毒化失活等因素抑制了 PEMFC性能。如何调控铂催化剂的结构和组成,进一步提高铂的利用率是目前研究的热点。研究表明,通过合金化制备Pt基复合催化剂是一条切实可行的策略。在众多过渡金属元素中,Ag原子掺杂可以有效调控Pt纳米粒子的电子结构和几何构型,从而提高催化剂的催化活性和稳定性。本文利用具有不同分子链结构的高分子胺为形貌控制剂和分散剂,通过水热法和选择性氧化刻蚀两种途径,设计制备了不同形貌和表面结构的AgPt双金属合金纳米催化剂,并将其应用在PEMFC阳极甲醇、甲酸小分子的电催化氧化上。主要内容如下:1.通过一锅水热法合成尺寸、形貌均一的AgPt合金纳米八面体。Ag离子在Pt晶核上的诱导还原及Ag0原子的选择性氧化刻蚀促进纳米合金八面体的最终形成。甲酸在AgPt合金纳米八面体上的氧化峰电流(350.13 mAmgPt-1)是商业化Pt黑(172.43 mA mgpt-1)的2.06倍;3000 s计时电流测试后,AgPt合金纳米八面体的电流密度(0.72 mA cm-2)是商业化Pt黑催化剂电流密度(0.15 mA cm-2)的4.8倍。AgPt合金纳米八面体上对甲酸的电氧化显示出更好的活性和稳定性。2.脱氢途径是甲酸电催化氧化中期望发生的反应途径,可以有效降低催化剂的毒化,增大电池的输出功率。在上述工作基础上,我们进一步通过选择性刻蚀,除去AgPt合金八面体中的Ag原子,得到具有富Pt表面的多孔AgPt双金属八面体催化剂(AgPt@Pt纳米八面体)。在0.60 V(vs. RHE)电位下,多孔AgPt@Pt纳米八面体的质量电流密度为282.6 mA mg-1,约为实心AgPt纳米八面体(162.8 mA mg-1)的1.7倍、纯Pt纳米八面体(77.9 mA mg-1)的3.6倍、商业化Pt黑(26.1mA mg’1)的10.8倍。在多孔AgPt@Pt上的通过脱氢途径氧化的甲酸的是CO途径的2.77倍,远远高于实心AgPt八面体(1.22)和商业化Pt黑(0.31)。Ag与Pt原子之间的几何效应和电子效应促进了甲酸氧化主要以脱氢途径进行。3.使用氨基封端的聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM-NH2)作为结构导向剂,一锅水热法合成超细AgPt合金纳米线。AgCl沉淀、AgPt合金纳米小颗粒的生成以及合金小粒子之间的定向吸附促使超细AgPt合金纳米线的形成。电化学测试表明:AgPt合金纳米线的脱氢途径氧化峰质量比活性为15l.9mAmg-1,比商业化Pt黑催化剂(57.9 mA mg-1)的2.65倍左右。同时,通过脱氢途径氧化的甲酸的是CO途径的2.55倍,高于AgPt纳米粒子(1.9)和商业化Pt黑(1.21)催化剂。